胡錦華　胡少華　徐麗軍

摘 要：矩陣式噴頭結(jié)構(gòu)是噴頭無限并聯(lián)技術(shù)的一種。矩陣式噴頭排列，是提高噴墨打印機速度的一個重要途徑。理論上，噴頭的無限并聯(lián)結(jié)構(gòu)對輸出畫面的品質(zhì)是沒有影響的；實際上，受到機械結(jié)構(gòu)，制造精度等條件的影響，噴頭數(shù)量與打印速度成正比，與輸出畫面品質(zhì)成反比。分析矩陣式壓電打印機噴頭單元的校準方法，對提高采用無限噴頭并聯(lián)技術(shù)打印設(shè)備畫面輸出品質(zhì)，促進無限噴頭并聯(lián)技術(shù)應(yīng)用具有重要意義。

關(guān)鍵詞：矩陣式單元；噴頭并聯(lián)結(jié)構(gòu)；噴墨打印機；校準方法

中圖分類號：TS194.3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0351-02

1 無限噴頭并聯(lián)技術(shù)

噴墨打印技術(shù)是一種非接觸式的噴墨印刷技術(shù)。基于噴墨打印技術(shù)的現(xiàn)代化打印設(shè)備，為建筑材料、紡織、廣告、皮革、工藝品、印刷包裝等數(shù)十個領(lǐng)域提供了豐富的解決方案。隨著市場的發(fā)展，設(shè)備輸出速度是關(guān)系到企業(yè)提高產(chǎn)能和提升企業(yè)核心競爭力的重要因素，也是市場的內(nèi)在需求。為此，無限噴頭并聯(lián)技術(shù)應(yīng)運而生。無限噴頭并聯(lián)技術(shù)是指采用集成化管理方式，將一組或多組噴頭以特定方式進行排列和連接，以實現(xiàn)噴頭單元集成化目的，實現(xiàn)高速打印的技術(shù)。該結(jié)構(gòu)通過提高單pass噴墨打印的橫向精度和縱向高度，進而提高噴墨打印設(shè)備的速度。矩陣式噴頭結(jié)構(gòu)是噴頭無限并聯(lián)技術(shù)的一種常見形式。根據(jù)噴墨控制技術(shù)的不同，矩陣式噴頭結(jié)構(gòu)又可分為多pass單元結(jié)構(gòu)和單pass單元結(jié)構(gòu)。本文為方便理解，以多pass單元結(jié)構(gòu)為例論述其校準原理。

多pass單元結(jié)構(gòu)特點，噴頭矩陣方向可向并排（Y軸）或錯排（Z軸）兩個方各無限并聯(lián)。作業(yè)時，整個矩陣單元整體運動，通過提高橫向精度和縱向高度，進而提高輸出速度。

單pass單元結(jié)構(gòu)特點，以單一顏色為矩陣單元，單一矩陣單元內(nèi)噴頭可向并排（Y軸）或錯排（Z軸）兩個方各無限并聯(lián)。此外，矩陣方向以單一矩陣單元為單位，向并排（Y）方向有限并聯(lián)。作業(yè)運動時，矩陣單元靜止不動，介質(zhì)垂直噴頭排列方向運動。

2 噴頭狀態(tài)圖原理

以日本東芝（TOSHIBA CE4W1）為例，噴孔列總寬為53.6mm，單排噴嘴數(shù)量318個，共2排，合計噴孔為636個。通過計算，我們可以得到噴嘴間距為0.0845mm，每列間距為0.169mm。墨滴大小為6Pl（原生產(chǎn)企業(yè)給定參數(shù)）。根據(jù)噴頭的物理參數(shù)，可以制作噴頭的狀態(tài)圖。設(shè)定噴頭的墨點大小為0.0845mm，水平輸出10根線條，線條水平距離為0，垂直距離為0.169mm；并設(shè)定32組這樣的線條，每組線條垂直距離為1.69mm。通過控制噴頭1pass打印，即可輸出噴頭每只噴孔的狀態(tài)圖。

3 校準方法及過程

根據(jù)噴頭噴孔結(jié)構(gòu)，我們可以設(shè)定垂直校準、水平校準等幾組狀態(tài)圖，并通過控制噴孔打點，輸出噴頭相應(yīng)的狀態(tài)圖。根據(jù)輸出的噴頭狀態(tài)圖，我們可以判斷噴頭的物理水平、垂直狀態(tài)。我們通過首先確定單只噴頭的物理位置狀態(tài)后，以該噴頭為參照物，再來通過狀態(tài)圖，判斷其它噴頭與該噴頭之間的物理位置關(guān)系。通過物理調(diào)節(jié)，將多組噴頭連成一體。

（1）高低位。噴頭噴孔的噴射距離與噴頭加載電壓成正比。電壓一定時，噴孔噴射墨滴的距離也是一定的。噴頭與介質(zhì)的距離越大，墨滴的可控性越差，輸出品質(zhì)越差。反之輸出品質(zhì)越好。測試結(jié)果表時，噴頭表面與介質(zhì)的黃金距離為1.5～2.5mm之間。高低位可通過專用調(diào)頭板物理限位方法調(diào)節(jié)。

（2）垂直位。作出兩條豎線狀態(tài)圖，通過程序控制噴頭分前后兩段出墨，并通過1pass輸出，即可得到噴頭垂直狀態(tài)圖。設(shè)定噴頭0點方向為A點，Z軸方向為B點。由于墨滴經(jīng)由噴孔噴射出來后，隨著噴頭的水平移動，呈自由落體運動狀態(tài)。當(dāng)噴頭處于前高后低或左高右低狀態(tài)，或者前左后右，前右后左的狀態(tài)時，A點和B點由于距離介質(zhì)的距離不同，豎線狀態(tài)圖會出現(xiàn)左右偏離現(xiàn)象。通過物理調(diào)整噴頭狀態(tài)，保證豎線上下完全垂直對齊。即可判斷噴頭的垂直位。

（3）并排噴頭垂直位。并排噴頭垂直位的調(diào)整方法與基準噴頭的調(diào)試方法基本一致。區(qū)別在于并排噴頭，不僅要考慮噴頭本身垂直位問題，還要考慮與基本噴頭的前后位問題。根據(jù)噴頭特點，我們設(shè)計噴頭狀態(tài)圖為一組橫向直線，控制噴頭向從左向右運動并單pass輸出，此時基準噴頭和并排噴頭各自會完整輸出一組橫向直線。我們觀察兩個噴頭第一排噴孔各自輸出的直線，當(dāng)并排噴頭輸出直線與基準噴頭輸出直線完全重合，證明兩個噴頭前后位置無偏差（并排狀態(tài)1）。當(dāng)并排噴頭輸出直線位于基準噴頭上方，說明并排噴頭位于基準噴頭前方。反之，位于后方。

（4）錯排噴頭垂直位。錯排噴頭的校準，不僅要考慮噴頭自身的垂直位關(guān)系、考慮噴頭并排噴頭之間的物理位置關(guān)系，還要考慮錯排噴頭與基準噴頭之間的物理位置關(guān)系。當(dāng)錯排噴頭與基準噴頭之間的物理位置關(guān)系重疊時，兩個噴頭之間狀態(tài)圖線條會呈現(xiàn)重疊狀態(tài)，打印出來畫面時，重疊部分會比正常位置出墨量大一倍，呈現(xiàn)明顯的重疊線條；當(dāng)錯排噴頭與基準噴頭之間的物理位置關(guān)系過大時，兩個噴頭之間狀態(tài)圖線條會呈現(xiàn)露白狀態(tài)，打印畫面時也會呈現(xiàn)一條露白線條。

（5）同色校準。同色校準是指不同噴頭的同一種顏色，在打印單元即噴頭左右運動過程中，落到同一位置的校準。當(dāng)噴頭同色打點位置不準時，畫面的組成顏色會錯位。

（6）各色校準。在印刷色中，畫面的色彩由CMYK四種顏色組成，以其中一種顏色為基準，其它三種顏色與基準色落到同一位置的校準，稱為各色校準。通常情況下，為方便觀察，我們以黑色為基準，通過程序控制，設(shè)定其它三種顏色的參數(shù)，讓其與墨色打點到同一位置。當(dāng)噴頭各色打點位置不準時，畫面墨點顆粒感會非常強，畫面顯色十分粗糙。

（7）雙向校準。由于打印單元在作業(yè)過程中是始終作左右往返動作。所以，噴頭從右到左運動打點，和噴頭從左到右打點，也需要落到同一位置。當(dāng)雙向不準時，畫面會左右錯位。通過程序控制，調(diào)整噴頭打點起始位置來保證左右打點重合。

（8）步進校準。在多PASS打印過程中，噴頭每打印1pass時，會走紙一次。走紙距離過大時，1pass與下1pass之間呈現(xiàn)露白現(xiàn)象；走紙距離過小時，pass道之間呈現(xiàn)重疊現(xiàn)象；這里需要注意的是，步進的重疊與露白，與噴頭錯排物理位置關(guān)系之間的重疊與露白存在區(qū)別。步進的重疊與露白是在單pass的邊緣；而噴頭錯排物理位置關(guān)系的重疊與露白，是在單pass的中間，因為噴頭錯排通過物理位置校準后，噴頭連成一個整體，單pass的狀態(tài)與單噴頭單pass的狀態(tài)基本一樣，只是物理寬度增加了。此外，噴頭斷針狀態(tài)與步進露白也需要區(qū)別開來。

4 結(jié) 論

綜上所述，矩陣式噴頭單元的精度與打印單位與介質(zhì)的距離、噴頭之間的垂直、水平物理位置存在必然的聯(lián)系，與同色、各色、雙向打印、進紙步進也存在相應(yīng)的因果關(guān)系。掌握其中原理之后，無限噴頭并聯(lián)的校準也迎刃而解。理論上而言，可以將單位噴頭無限并聯(lián)，形成一個超級噴頭單元。由于制造精度，如平臺水平程度、橫梁結(jié)構(gòu)水平程度、導(dǎo)軌是否存在角度偏差等諸多方面的因素，當(dāng)前市場上在多pass技術(shù)應(yīng)用當(dāng)時，支持最多的噴頭并聯(lián)為32支工業(yè)頭；超過該數(shù)量的噴頭，一般采用單pass并聯(lián)技術(shù)。此外，無限噴頭的并聯(lián)技術(shù)，與噴頭本身物理特性也存在一定關(guān)系。實際應(yīng)用過程中，無限噴頭并聯(lián)多應(yīng)用于工業(yè)噴頭。

收稿日期：2018-9-23